拒绝服务攻击下网络化多率采样系统的触发策略与安全控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61863026
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The security modeling, attack detection, flexible communication and resilient control of networked multi-rate sampling system (NMCS) under denial of service (DoS) attacks will be studied in this project. Firstly, the flexible communication scheme that combines multi-rate sampling with event-triggered transmission is proposed by considering the constraints of the network resource and complexity of the physical system; Also, the unify model of NMCS that integrates with the dynamic property of control and communication is established to reveal the dynamic evolution rules of physical system under DoS attacks. Then, according to the deficiency of control capacity and the property of multi-rate sampling, the DoS attack detection method is studied based on the traffic characteristics of channel. In addition, state reconstruction and predication strategies are studied in case of incomplete information. Subsequently, based on the time varying and non-deterministic resources due to DoS attacks, the flexible event-triggered communication schemes with a certain perception of network resources and control performance are designed in order to realize that the flexible and efficient states transmission of each control loop under the different sampling periods. On these basis and by taking the energy-constraints of the DoS attacks into account, the secure controller that resilient to the DoS attacks is designed to self-adaptive to the changes of network resources. At last, the simulation and application verification is conducted to refine the secure theory by exploiting the obtained theorem results.
本项目面向DoS攻击下网络化多率采样系统的安全建模、攻击检测、柔性通信与弹性控制等问题展开研究。针对通信资源的有限性和物理系统的复杂性,提出多率采样与事件触发相结合的通信机制,进行融合控制系统和通讯网络动态性能的NMCS统一建模,揭示DoS攻击下物理系统动态演化规律;其次,针对通讯网络接纳控制能力的缺失,结合多率采样特性,基于信道流量行为特征进行DoS攻击检测,研究非完整信息情形下NMCS的状态重构与预测方法,为控制器设计提供决策依据;然后,针对DoS攻击导致的可用网络资源的时变性和不确定性,设计对网络资源与系统性能具有一定感知能力的柔性事件触发通信策略,实现不同检测周期下不同控制回路状态信息灵活、高效传输;在此基础上,考虑DoS攻击的能量约束,设计对DoS攻击具有一定弹性的安全控制器,使系统性能自主适应网络资源变化;最后,将所得理论成果进行仿真与应用验证,完善所提出的安全理论方法。

结项摘要

针对网络化系统(Networked Control System,NCS)在通过共享通信网络进行数据传输时的开放性和脆弱性问题,研究了具有拒绝服务攻击(Denial of Service, DoS)和虚假数据注入攻击(False Data Injection, FDI)的NCS安全控制策略设计问题。考虑到DoS和FDI攻击的本质机理和特征,建立了非完整信息下的NCS状态空间统一模型,设计了事件触发机制和安全控制器分别来保证控制回路状态信息的高效传输和系统的安全运行,实现了在网络攻击下的NCS控制与通信协同分析;综合考虑到DoS和FDI攻击通常对闭环控制回路造成的时延、数据丢包问题,致使采样周期、信道数据传输速率随攻击行为实时变化,造成各个闭环控制策略的差异化采样。在此基础上研究了一类受DoS和FDI攻击影响的网络化多率控制系统(Networked Multi-rate Control Systems,NMCS)安全控制策略设计问题;针对DoS和FDI攻击的无规律性、难预测性及其对系统造成的大时滞及不确定性,提出了基于模型预测控制的安全控制器设计方法。当检测机制表明攻击发生时,利用前一时刻对未来时域的预测值和卡尔曼滤波器的估计值来重构控制器的输入输出序列,并设定等待周期来进一步降低攻击造成的影响,以此保证NCS的整体性能安全可靠。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Membrane fouling diagnosis of membrane components based on multi-feature information fusion
基于多特征信息融合的膜元件膜污染诊断
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2022.120670
  • 发表时间:
    2022-06-02
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Shi, Yaoke;Wang, Zhiwen;Li, Long
  • 通讯作者:
    Li, Long
Membrane Fouling Prediction Based on Tent-SSA-BP.
基于Tent-SSA-BP的膜污染预测
  • DOI:
    10.3390/membranes12070691
  • 发表时间:
    2022-07-04
  • 期刊:
    Membranes
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
  • 通讯作者:
Recent Advances in the Prediction of Fouling in Membrane Bioreactors.
膜生物反应器污染预测的最新进展
  • DOI:
    10.3390/membranes11060381
  • 发表时间:
    2021-05-24
  • 期刊:
    Membranes
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Shi Y;Wang Z;Du X;Gong B;Jegatheesan V;Haq IU
  • 通讯作者:
    Haq IU
Dual-terminal event triggered control for cyber-physical systems under false data injection attacks
虚假数据注入攻击下信息物理系统的双端事件触发控制
  • DOI:
    10.14736/kyb-2020-2-0323
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Kybernetika
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Zhiwen Wang;Xiangnan Xu;Hongtao Sun;Long Li
  • 通讯作者:
    Long Li
基于收缩约束模型预测控制的无人车辆路径跟踪
  • DOI:
    10.13195/j.kzyjc.2020.1239
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    控制与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志文;辛鹏;孙洪涛;王晓平
  • 通讯作者:
    王晓平

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其他文献

煤矿顶板离层水害形成机制、致灾机理及防治技术
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.xr20.1972
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔伟;王志文;李文平;吕玉广;李连刚;黄阳;贺江辉;李小琴;赵世隆;刘梦楠
  • 通讯作者:
    刘梦楠
特异性抗体P210减轻Ox-LDL诱导的血管内皮细胞损伤
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    华中科技大学学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    魏宇淼
具备LVRT能力的光伏接入配网对重合闸的影响及对策
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李育强;王志文;王维庆;晁勤
  • 通讯作者:
    晁勤
利用发电机转速实时识别两群暂态功角失稳
  • DOI:
    10.13335/j.1000-3673.pst.2019.1776
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王志文;孙华东;易俊;赵兵;徐式蕴
  • 通讯作者:
    徐式蕴
间充质干细胞治疗糖尿病足的研究进展
  • DOI:
    10.13406/j.cnki.cyxb.001838
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    重庆医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘群;王志文;吕枭锐;朱凌燕
  • 通讯作者:
    朱凌燕

其他文献

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王志文的其他基金

事件触发网络化系统的预见控制研究
  • 批准号:
    62263019
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
网络化系统的多率采样控制与变采样动态调度的研究
  • 批准号:
    61263003
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    43.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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